+7(980)249-22-27
Кузовной ремонт автомобиля
Покраска в камере, полировка
Автозапчасти на заказКак сделать трехфазный двигатель однофазным
Трехфазный двигатель в однофазной сети: 3 схемы
Владелец гаража или частного дома часто нуждается в работе станка либо наждака с асинхронным электродвигателем для обработки металлов, древесины. А в наличии имеется только напряжение 220 вольт.
Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети в этом случае можно выполнить несколькими способами. Здесь я буду рассматривать три доступные и распространенные схемы конденсаторного запуска.
Все они не раз опробованы на личном опыте.
Содержание статьи
Сразу предупреждаю опытных электриков, открывших эту статью: материал подготовлен для начинающих мастеров. Поэтому он объемный. Если нет желания все читать, то вот вам краткие советы:
- используйте схему треугольник, предварительно проверив исправность двигателя;
- выбирайте рабочие конденсаторы из расчета 70 микрофарад на 1 киловатт мощности, а пусковые увеличьте в 2-3 раза;
- в процессе наладки откорректируйте емкости по величине нагрузки и нагреву обмоток;
- не забывайте соблюдать меры безопасности с электрическим током и инструментом.
Все остальное рекомендую новичкам внимательно прочитать и осмыслить в той последовательности, как я излагаю.
На своем опыте не раз убеждался, что первоначальная проверка технического состояния оборудования позволяет исключить многие ошибки, экономит общее время работы, значительно предотвращает травмы и аварии.
Трехфазный асинхронный двигатель: на что обратить внимание до его подключения
За небольшим исключением асинхронник нам достается в неизвестном состоянии. Очень редко на него есть свидетельство о проверке и заверенная гарантия от электролаборатории.
Даже в этом случае я рекомендую убедиться в его исправности лично.
Механическое состояние статора и ротора: что может мешать работе двигателя
Неподвижный статор состоит из трех частей: среднего корпуса и двух боковых крышек, стянутых шпильками. Обращайте внимание на зазор между ними, усилие стягивания гайками.
Корпус должен быть плотно сжат. Внутри него на подшипниках вращается ротор. Попробуйте покрутить его от руки. Оцените приложенное усилие: как работают подшипники, нет ли биений.
Без должного опыта мелкие дефекты таким способом не выявить, но случай грубого заклинивания сразу проявится. Послушайте шумы: нет ли при вращении задевания ротором элементов статора.
После включения двигателя на холостой ход и непродолжительной работы еще раз послушайте звуки вращающихся частей.
В идеале лучше разобрать статор, оценить визуально его состояние, промыть загрязненные подшипники ротора и полностью заменить их смазку.
Электрические характеристики статорных обмоток: как проверять схему сборки
Все основные параметры электродвигателя производитель указывает на специальной табличке, прикрепленной к корпусу статора.
Этим заводским характеристикам можно верить только в том случае, если вы уверены, что после завода никто из электриков не изменил схему подключения обмоток и не сделал непроизвольных ошибок. А случаи такие мне попадались.
Да и сама табличка со временем может стереться или потеряться. Поэтому предлагаю разобраться с технологией раскрутки ротора.
Для понимания электротехнических процессов, протекающих внутри статора двигателя, удобно представить его в виде обыкновенного тороидального трансформатора, когда на кольцевом сердечнике магнитопроводе симметрично расположены три равнозначные обмотки.
Схема статора собрана внутри закрытого корпуса, из которого выведены только шесть концов обмоток.
Они маркируются и подключаются на закрытом крышкой клеммнике для сборки по схеме звезды или треугольника типовой перестановкой перемычек.
На правой части картинки показана сборка треугольника. Схему расположения перемычек для звезды публикую ниже.
Электрические методики проверки схемы сборки обмоток
Но не все так однозначно, как может показаться на первый взгляд. Существует целый ряд двигателей с отклонением от этих правил.
Например, производитель может выпускать электродвигатели не универсального использования, а для работы в конкретных условиях с подключением обмоток по схеме звезды.
В этом случае он может собрать три конца обмоток внутри корпуса статора, а наружу вывести только четыре провода для подключения к потенциалам фаз и нуля.
Монтаж этих концов обычно выполняется в районе задней крышки. Для переключения обмоток на треугольник потребуется вскрывать корпус и делать дополнительные выводы.
Это не сложная работа. Но она требует бережного обращения с лаковым покрытием медного провода. При изгибах проволоки возможно его повреждение, что повлечет нарушение изоляции и создаст межвитковое замыкание.
После перемонтажа схемы рекомендую дополнительно покрывать внешние слои обмоток лаком, а затем хорошо просушить их до окончательной сборки теплым воздухом.
Что делать, если маркировка выводов отсутствует
На старом асинхронном двигателе провода могут быть сняты с клемм, а заводская маркировка утеряна. Попадались и такие экземпляры, когда из корпуса просто торчали наружу шесть концов. Их необходимо вызвонить и промаркировать.
Работу выполняем в два этапа:
- Проверяем принадлежность концов обмоткам.
- Определяем и маркируем каждый вывод.
На первом этапе работаем мультиметром или тестером в режиме омметра. Ставим первый щуп произвольно на один вывод, а вторым — ищем из пяти оставшихся проводов тот, где прибор покажет закороченную цепь. Помечаем оба конца, как принадлежащие к одной обмотке.
С оставшимися четырьмя выводами поступаем аналогично. В итоге мы получаем три пары проводов от каждой обмотки.
Как найти конец и начало обмотки: 2 способа
Можно вести поиск с помощью вольтметра:
- и батарейки;
- или источника пониженного переменного напряжения.
Первый метод основан на том, что импульс тока, поданный на одну из трех обмоток, трансформируется в двух остальных.
Для этого на произвольно выбранный конец К1 подключают минус батарейки, а плюсовым контактом кратковременно касаются второго вывода. По цепи проходит импульсный бросок тока и наводит ЭДС в двух других обмотках.
С помощью вольтметра постоянного тока по отклонению стрелки проверяется полярность наведенного напряжения в каждой обмотке. Началом помечается тот вывод, который соответствует положительному потенциалу (стрелка прибора движется вправо при замыкании и влево при размыкании цепи батарейкой).
После маркировки концов рекомендую сделать контрольную проверку правильности их нанесения подачей импульса на другую обмотку.
Второй способ основан на использовании источника переменного напряжения безопасной величины 12-36 вольт.
Концы двух любых обмоток замыкают в параллель и на них подключают вольтметр. На оставшуюся третью обмотку подают переменное напряжение и смотрят на показание прибора.
Если наведенная ЭДС соответствует поданному напряжению, то эти две обмотки включены в одной полярности. Одинаково помечают их начала и концы. При нулевом показании вольтметра концы одной из обмоток необходимо вывернуть и сделать повторный замер.
Затем одну из промаркированных обмоток, например №3, соединяют с первой и подключают к ним вольтметр. На освободившуюся №2 снова подают переменное напряжение. По величине ЭДС на вольтметре судят о полярности выводов.
После окончания маркировки делают контрольный замер для проверки выполненной работы.
Когда нет под рукой понижающего трансформатора или безопасного блока питания, то опытный электрик с правом самостоятельной работы под напряжением, может воспользоваться обыкновенной лампой накаливания ватт на 60.
Ее используют в качестве делителя напряжения, подключая последовательно к одной обмотке электродвигателя. На собранную цепочку подают 220 вольт, а на двух других измеряют напряжение вольтметром.
Такая проверка опасна. Ею не стоит заниматься необученным людям: можно легко получить электрическую травму.
Как оценить состояние изоляции обмоток
Отдельная часть блогеров умалчивает о необходимости этой проверки. Они считают, что без нее можно обойтись в большинстве случаев.
Однако до включения двигателя под напряжение я рекомендую:
- взять мегаомметр с выходным напряжением на 1000 вольт;
- проверить им изоляцию между каждой отдельной обмоткой и корпусом, а также между всеми обмотками;
- если она выше 0,5 Мом, то считать стартер исправным. В противном случае придется его ремонтировать. Довольно часто помогает просушка сухим и теплым воздухом.
Проверку изоляции электродвигателя мегаомметром необходимо обязательно проводить до его подключения под нагрузку. Однако она не способна выявить повреждения диэлектрического слоя, вызывающие межвитковые замыкания обмотки.
При сборке двигателя каждая катушка статора мотается медным проводом одной длины и сечения. Поэтому все они имеют строго одинаковое резистивное сопротивление.
Если в обмотке возникло межвитковое замыкание, то его, как правило, можно определить замером мультиметра в режиме омметра. Для этого внимательно анализируйте и сравнивайте активные сопротивления каждой цепочки.
Как проверяют магнитное поле статора на заводе
При подаче напряжения на исправный электродвигатель создается вращающееся магнитное поле. Его визуально оценивают с помощью металлического шарика, который повторяет вращение.
Я не призываю вас повторять такой опыт. Пример этот призван помочь понять, что работа асинхронного двигателя основана на взаимодействии магнитных полей статора и ротора.
Только правильное подключение обмоток обеспечивает вращение шарика или ротора.
Мощность электродвигателя и диаметр провода обмотки
Это две взаимосвязанных величины потому, что поперечное сечение проводника выбирается по способности противостоять нагреву от протекающего по нему току.
Чем толще провод, тем большую мощность можно передавать по нему с допустимым нагревом.
Если на двигателе отсутствует табличка, то о его мощности можно судить по двум признакам:
- Диаметру провода обмотки.
- Габаритам сердечника магнитопровода.
После вскрытия крышки статора проанализируйте их визуально.
Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети по схеме звезды
Начну с предупреждения: даже опытные электрики во время работы допускают ошибки, которые называются «человеческий фактор». Что уж говорить про домашних мастеров…
Поэтому рекомендую в обязательном порядке подачу напряжения на собранную схему выполнять только через отдельный автоматический выключатель SF, правильно подобранный по нагрузке. Он спасет жизнь и здоровье.
Схема подключения звезды показана на картинке.
Концы обмоток собраны в одну точку горизонтальными перемычками внутри клеммной коробки. На нее никакие внешние провода не подключены.
Фаза (через автоматический выключатель) и ноль бытовой проводки подаются на две разные клеммы начал обмоток. К свободной клемме (на рисунке Н2) подключена параллельная цепочка из двух конденсаторов: Cp — рабочий, Сп — пусковой.
Рабочий конденсатор соединен второй обкладкой жестко с фазным проводом, а пусковой — через дополнительный выключатель SA.
При запуске электродвигателя ротор необходимо раскрутить из состояния покоя. Он преодолевает усилия трения подшипников, противодействия среды. На этот период требуется повысить величину магнитного потока статора.
Делается это за счет увеличения тока через дополнительную цепочку пускового конденсатора. После выхода ротора на рабочий режим его нужно отключить. Иначе пусковой ток перегреет обмотку двигателя.
Выполнять отключение цепочки пуска простым переключателем не всегда удобно. Для автоматизации этого процесса используют схемы с реле или пускателями, работающими по времени.
Среди мастеров самодельщиков пользуется популярностью кнопка пуска от советских стиральных машин активаторного типа. У нее встроено два контакта, один из которых после включения отключается автоматически с задержкой: то, что надо в нашем случае.
Если приглядитесь внимательно на принцип подачи однофазного напряжения, то увидите, что 220 вольт приложены к двум последовательно подключенным обмоткам. Их общее электрическое сопротивление складывается, ослабляя величину протекающего тока.
Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети по схеме звезды используется для маломощных устройств, отличается повышенными потерями энергии до 50% от трехфазной системы питания.
Схема треугольник: преимущества и недостатки
Подключение электродвигателя по этому способу предполагает использование той же внешней цепочки, что и у звезды. Фаза, ноль и средняя точка нижних обкладок конденсаторов монтируются последовательно на три перемычки клеммной коробки.
За счет переключения выводов обмоток по схеме треугольника подводимое напряжение 220 создает больший ток в каждой обмотке, чем у звезды. Здесь меньшие потери энергии, выше КПД.
Подключение двигателя по схеме треугольника в однофазной сети позволяет полезно использовать до 70-80% потребляемой мощности.
Для формирования фазосдвигающей цепочки здесь требуется использовать меньшую емкость рабочих и пусковых конденсаторов.
При включении двигатель он может начать вращение не в ту сторону, которая требуется. Нужно сделать ему реверс.
Для этого достаточно в обеих схемах (звезды или треугольника) поменять местами приходящие от сети провода на клеммной колодке. Ток потечет по обмотке в противоположную сторону. Ротор изменит направление вращения.
Как подобрать конденсаторы: 3 важных критерия
Трехфазный двигатель создает вращающееся магнитное поле статора за счет равномерного прохождения синусоид токов по каждой обмотке, разнесенных в пространстве на 120 градусов.
В однофазной сети такой возможности нет. Если подключить одно напряжение на все 3 обмотки сразу, то вращения не будет — магнитные поля уравновесятся. Поэтому на одну часть схемы подают напряжение, как есть, а на другую сдвигают ток по углу вращения конденсаторами.
Сложение двух магнитных полей создает импульс моментов, раскручивающих ротор.
От характеристик конденсаторов (величины емкости и допустимого напряжения) зависит работоспособность создаваемой схемы.
Для маломощных двигателей с легким запуском на холостом ходу в отдельных случаях допустимо обойтись только рабочими конденсаторами. Всем остальным движкам потребуется пусковой блок.
Обращаю внимание на три важных параметра:
- емкость;
- допустимое рабочее напряжение;
- тип конструкции.
Как подобрать конденсаторы по емкости и напряжению
Существуют эмпиреческие формулы, позволяющие выполнять простой расчет по величине номинального тока и напряжения.
Однако люди в формулах часто путаются. Поэтому при контроле расчета рекомендую учесть, что для мощности в 1 киловатт требуется подбирать емкость на 70 микрофарад для рабочей цепочки. Зависимость линейная. Смело ей пользуйтесь.
Доверять всем этим методикам можно и нужно, но теоретические расчеты необходимо проверить на практике. Конкретная конструкция двигателя и прилагаемые нагрузки на него всегда требуют корректировок.
Конденсаторы рассчитываются под максимальное значение тока, допустимого по условиям нагрева провода. При этом расходуется много электроэнергии.
Если же электродвигатель преодолевает нагрузки меньшей величины, то емкость конденсаторов желательно снизить. Делают это опытным путем при наладке, замеряя и сравнивая токи в каждой фазе амперметром.
Чаще всего для пуска асинхронного электродвигателя используют металлобумажные конденсаторы.
Они хорошо работают, но обладают низкими номиналами. При сборке в конденсаторную батарею получается довольно габаритная конструкция, что не всегда удобно даже для стационарного станка.
Сейчас
промышленностью выпускаются малогабаритны электролитические конденсаторы, приспособленные для работы с электродвигателями на переменном токе.
Их внутреннее устройство изоляционных материалов приспособлено для работы под разным напряжением. Для рабочей цепочки оно составляет не менее 450 вольт.
У пусковой схемы с условиями кратковременного включения под нагрузку оно уменьшено до 330 за счет снижения толщины диэлектрического слоя. Эти конденсаторы меньше по габаритам.
Это важное условие следует хорошо понимать и применять на практике. Иначе конденсаторы на 330 вольт взорвутся при длительной работе.
Скорее всего для конкретного двигателя одним конденсатором не отделаться. Потребуется собирать батарею, используя последовательное и параллельное соединение их.
При параллельном подключении общая емкость суммируется, а напряжение не меняется.
Последовательное соединение конденсаторов уменьшает общую емкость и делит приложенное напряжение на части между ними.
Какие типы конденсаторов можно использовать
Номинальное напряжение сети 220 вольт — это действующая величина. Ее амплитудное значение составляет 310 вольт. Поэтому минимальный предел для кратковременной работы при запуске выбран 330 V.
Запас напряжения до 450 V для рабочих конденсаторов учитывает броски и импульсы, которые создаются в сети. Занижать его нельзя, а использование емкостей с большим резервом значительно увеличивает габариты батареи, что нерационально.
Для фазосдвигающей цепочки допустимо использовать полярные электролитические конденсаторы, которые созданы для протекания тока только в одну сторону. Схема их включения должна содержать токоограничивающий резистор в несколько Ом.
Без его использования они быстро выходят из строя.
Перед установкой любого конденсатора необходимо проверить его реальную емкость мультиметром, а не полагаться на заводскую маркировку. Особенно это актуально для электролитов: они зачастую преждевременно высыхают.
Схема сдвига фаз токов конденсаторами и дросселем: что мне не понравилось
Это третья обещанная в заголовке конструкция, которую я реализовал два десятка лет назад, проверил в работе, а потом забросил. Она позволяет использовать до 90% трехфазной мощности двигателя, но обладает недостатками. О них позже.
Собирал я преобразователь трехфазного напряжения на мощность 1 киловатт.
В его состав входят:
- дроссель с индуктивным сопротивлением на 140 Ом;
- конденсаторная батарея на 80 и 40 микрофарад;
- регулируемый реостат на 140 Ом с мощностью 1000 ватт.
Одна фаза работает обычным способом. Вторая с конденсатором сдвигает ток вперед на 90 градусов по ходу вращения электромагнитного поля, а третья с дросселем формирует его отставание на такой же угол.
В создании фазосдвигающего магнитного момента участвуют токи всех трех фаз статора.
Корпус дросселя пришлось собирать механической конструкцией из дерева на пружинах с резьбовой настройкой воздушного зазора для наладки его характеристик.
Конструкция реостата — это вообще «жесть». Сейчас его можно собрать из мощных сопротивлений, купленных в Китае.
Мне даже приходила мысль использовать водяной реостат.
Но я от нее отказался: уж слишком опасная конструкция. Просто намотал на асбестовой трубе толстую стальную проволоку для проведения эксперимента, положил ее на кирпичи.
Когда запустил двигатель циркулярной пилы, то он работал нормально, выдерживал приложенные нагрузки, нормально распиливал довольно толстые колодки.
Все бы хорошо, но счетчик намотал двойную норму: этот преобразователь берет такую же мощность на себя, как и двигатель. Дроссель и проволока неплохо нагрелись.
Из-за высокого потребления электроэнергии, низкой безопасности, сложной конструкции я не рекомендую такой преобразователь.
Меры безопасности при подключении трехфазного двигателя: напоминание
Сначала я повторюсь с рекомендацией использовать все подключения только через отдельный автоматический выключатель. Это очень важно.
Работы по наладке схемы под напряжением должны выполнять обученные люди. Знание ТБ — обязательное условие.
Использование разделительного трансформатора значительно сокращает риск попасть под действие тока. Поэтому используйте его при любых наладочных работах под напряжением.
Специальный инструмент электрика с диэлектрическими рукоятками не только облегчает работу, но и сохраняет здоровье. Не пренебрегайте им!
В заключение рекомендую посмотреть полезное видео владельца Сергея Герасимчука по подключению трехфазного двигателя к однофазной сети.
Если остались вопросы или заметили неточности, то воспользуйтесь разделом комментариев.
Однофазный асинхронный двигатель
Дмитрий Левкин
Однофазный асинхронный электродвигатель представляет собой асинхронный электродвигатель, который работает от однофазной сети переменного тока без использования преобразователя частоты и который в базовом режиме работы (после запуска) использует только одну обмотку (фазу). статора.Сплитфазный двигатель - это однофазный асинхронный двигатель, имеющий вспомогательную (пусковую) обмотку на статоре, смещенную от основной, и короткозамкнутый ротор [2].
Конструкция однофазного асинхронного двигателя с вспомогательной или пусковой обмоткой
Основными компонентами любого электродвигателя являются ротор и статор. Ротор является вращающейся частью электродвигателя, статор является неподвижной частью электродвигателя, с помощью которого создается магнитное поле для вращения ротора.
Основные части однофазного асинхронного двигателя: ротор и статор
Статор имеет две обмотки, расположенные под углом 90 ° относительно друг друга.Основная (рабочая) обмотка обычно занимает 2/3 пазов сердечника статора, другая обмотка называется вспомогательной (пусковой) и обычно занимает 1/3 пазов статора.
Двигатель фактически двухфазный, но поскольку после запуска работает только одна обмотка, электродвигатель называется однофазным.
Ротор обычно представляет собой короткозамкнутую обмотку, также называемую «короткозамкнутой клеткой» из-за сходства. Чьи медные или алюминиевые стержни закрыты кольцами на концах, а пространство между стержнями часто заполнено алюминиевым сплавом.Ротор однофазного двигателя также может быть выполнен в виде полого немагнитного или полого ферромагнитного цилиндра.
Однофазный асинхронный двигатель со вспомогательной обмоткой имеет две обмотки, расположенные перпендикулярно друг другу
Принцип работы однофазного асинхронного двигателя
Чтобы лучше понять работу однофазного асинхронного двигателя, давайте рассмотрим его только с одним витком в главной и вспомогательной обмотках.
Анализ корпуса с двумя обмотками, имеющими один оборот
Рассмотрим случай, когда ток не течет во вспомогательной обмотке.При включении основной обмотки статора переменный ток, проходящий через обмотку, создает пульсирующее магнитное поле, стационарное в пространстве, но колеблющееся от + Ф макс. до -Ф макс. .
Старт
Стоп
Колеблющееся магнитное поле
Если вы поместите короткозамкнутый ротор с начальным вращением в флуктуирующее магнитное поле, он продолжит вращаться в том же направлении.
Чтобы понять принцип работы однофазного асинхронного двигателя, мы разделяем флуктуирующее магнитное поле на два одинаковых вращающихся поля с амплитудой, равной Ф макс. /2 и вращающихся в противоположных направлениях с одинаковой частотой:
,
- где n f - скорость вращения магнитного поля в прямом направлении, об / мин,
- n r - скорость вращения магнитного поля в обратном направлении, об / мин,
- f 1 - частота тока статора, Гц,
- - число пар полюсов,
- n 1 - скорость вращения магнитного потока, об / мин
Старт
Стоп
Разложение флуктуирующего магнитного потока на два вращающихся
Действие флуктуирующего поля на вращающийся ротор
Рассмотрим случай, когда ротор в флуктуирующем магнитном потоке имеет начальное вращение.Например, мы вручную вращали вал однофазного двигателя, одна обмотка которого подключена к электросети переменного тока. В этом случае при определенных условиях двигатель будет продолжать развивать крутящий момент, поскольку ротор скольжения относительно прямого и обратного магнитного потока будет неравным.
Предположим, что прямой магнитный поток Ф f вращается в направлении вращения ротора, а обратный магнитный поток Ф r в противоположном направлении. Поскольку скорость вращения ротора n 2 меньше скорости вращения магнитного потока n 1 , то скольжение ротора относительно потока Ф f будет:
,
- где s f - скольжение ротора относительно прямого магнитного потока,
- n 2 - частота вращения ротора,
- с асинхронным двигателем скольжения
Прямой и обратный вращающийся магнитный поток вместо флуктуирующего магнитного потока
Магнитный поток Ф r вращается против вращения ротора, скорость вращения ротора n 2 относительно этого потока отрицательна, а скольжение ротора относительно Ф r
,
- , где s r - скольжение ротора относительно обратного магнитного потока
Старт
Стоп
Вращающееся магнитное поле, пронизывающее ротор
Ток, индуцированный в роторе переменным магнитным полем
Согласно закону электромагнитной индукции, магнитные потоки прямого Ф f и обратного Ф r , генерируемые обмоткой статора, индуцируют ЭДС в обмотке ротора, которая, соответственно, в короткозамкнутом роторе генерирует токи I 2f. а я 2р .Частота тока в роторе пропорциональна скольжению, поэтому:
,
- где f 2f - частота тока I 2f , индуцированного прямым магнитным потоком, Гц
,
- где f 2r - частота тока I 2r , индуцированного обратным магнитным потоком, Гц
Таким образом, когда ротор вращается, электрический ток I 2r , индуцированный обратным магнитным полем в обмотке ротора, имеет частоту f 2r , намного превышающую частоту f 2f тока ротора I 2f индуцируется передним полем.
Пример: для однофазного асинхронного двигателя, работающего от сети с частотой f 1 = 50 Гц при n 1 = 1500 и n 2 = 1440 об / мин, скольжения ротора относительно прямой магнитный поток s f = 0,04;
частота тока, индуцированного прямым магнитным потоком f 2f = 2 Гц;
проскальзывание ротора относительно обратного магнитного потока а с р = 1,96;
частота тока, индуцированного обратным магнитным потоком f 2r = 98 Гц
Согласно закону Ампера, крутящий момент возникает в результате взаимодействия электрического тока I 2f с магнитным полем F f
,
- где M f - магнитный момент, создаваемый прямым магнитным потоком, Н, м,
- с М - постоянный коэффициент, определяемый конструкцией двигателя
Электрический ток I 2r , взаимодействуя с магнитным полем Ф r , создает тормозной момент M r , направленный против вращения ротора, то есть в противоположность моменту M f :
,
- , где M r - магнитный момент, создаваемый обратным магнитным потоком, Н 900 м
Результирующий крутящий момент, действующий на ротор однофазного асинхронного двигателя,
,
Примечание: В связи с тем, что во вращающемся роторе прямое и обратное магнитное поле будет индуцировать ток различной частоты, крутящие моменты, действующие на ротор в разных направлениях, не будут одинаковыми.Следовательно, ротор будет продолжать вращаться в флуктуирующем магнитном поле в направлении, в котором он имел начальное вращение.
Эффект торможения обратного поля
Когда однофазный двигатель работает в пределах номинальной нагрузки, то есть при малых значениях скольжения s = s f , крутящий момент создается в основном за счет крутящего момента M f . Эффект торможения от крутящего момента обратного поля M r незначительный. Это связано с тем, что частота f 2r значительно выше частоты f 2f , поэтому индуктивное сопротивление обмотки ротора а х 2r = x 2 с r к току У меня 2р намного больше, чем у него активное сопротивление.Поэтому ток I 2r , имеющий большую индуктивную составляющую, оказывает сильное размагничивающее действие на обратный магнитный поток Ф r , значительно ослабляя его.
,
- где r 2 - сопротивление стержней ротора, Ом,
- x 2r - реактивное сопротивление стержней ротора, Ом.
Если учесть, что коэффициент мощности мал, то станет понятно, почему M r под нагрузкой двигателя не оказывает существенного тормозного воздействия на ротор однофазного двигателя.
При одной фазе ротор не может быть запущен.
Ротор с начальным вращением будет продолжать вращаться в поле, создаваемом однофазным статором
Действие флуктуирующего поля на неподвижный ротор
При неподвижном роторе (n 2 = 0) скольжение s f = s r = 1 и M f = M r , поэтому начальный пусковой момент однофазного асинхронного двигателя M f = 0.Чтобы создать пусковой момент, необходимо привести ротор во вращение в ту или иную сторону. Тогда s ≠ 1, равенство моментов М f и М r нарушается, и результирующий электромагнитный момент приобретает некоторое значение M = M f - M r ≠ 0.
Запуск однофазного асинхронного двигателя. Как создать начальный поворот?
Одним из способов создания пускового крутящего момента в однофазном асинхронном двигателе является расположение вспомогательной (пусковой) обмотки B, которая смещена в пространстве относительно главной (рабочей) обмотки A под углом 90 электрических градусов.Для того чтобы обмотки статора создавали вращающееся магнитное поле, токи I A и I B в обмотках должны быть не в фазе относительно друг друга. Для получения фазового сдвига между токами I A и I B вспомогательная (пусковая) обмотка B подключена к фазосдвигающему элементу, который представляет собой сопротивление (резистор), индуктивность (дроссель) или емкость (конденсатор). [1].
После того, как ротор двигателя ускоряется до скорости вращения, близкой к постоянной, пусковая обмотка B отключается.Вспомогательная обмотка отключается либо автоматически с помощью центробежного переключателя, реле задержки времени, тока или дифференциального реле, либо вручную с помощью кнопки.
Таким образом, во время запуска однофазный асинхронный двигатель работает как двухфазный, а после запуска - как однофазный.
Подключение однофазного асинхронного двигателя
Сопротивление пуска асинхронного двигателя
Сопротивление пуска Асинхронный двигатель представляет собой двухфазный двигатель, в котором цепь вспомогательной обмотки отличается повышенным сопротивлением.
Омический фазовый сдвиг, бифилярная пусковая обмотка
Различное сопротивление и индуктивность обмоток
Для запуска однофазного асинхронного двигателя вы можете использовать пусковой резистор, который последовательно подключен к пусковой обмотке. В этом случае можно добиться сдвига фаз на 30 ° между токами главной и вспомогательной обмоток, чего вполне достаточно для запуска двигателя.В двигателе с пусковым сопротивлением разность фаз объясняется различным комплексным сопротивлением цепей.
Кроме того, фазовый сдвиг можно создать с помощью пусковой обмотки с меньшей индуктивностью и большим сопротивлением. Для этого пусковая обмотка выполняется с меньшим числом витков и с использованием более тонкой проволоки, чем в основной обмотке.
Пусковой конденсаторный асинхронный двигатель
Конденсаторный запуск Асинхронный двигатель представляет собой двухфазный двигатель, в котором цепь вспомогательной обмотки с конденсатором включается только на время пуска.
Емкостный фазовый сдвиг с пусковым конденсатором
Для достижения максимального пускового крутящего момента требуется создать круговое вращающееся магнитное поле, для этого необходимо, чтобы токи в основной и вспомогательной обмотках были смещены относительно друг друга на 90 °. Использование резистора или дросселя в качестве элемента, сдвигающего фазу, не обеспечивает требуемого сдвига фаз. Только включение конденсатора определенной емкости позволяет сдвиг фазы на 90 °.
Среди фазосдвигающих элементов только конденсатор позволяет достичь наилучших пусковых свойств однофазного асинхронного электродвигателя.
Двигатели, в цепи которых постоянно включенный конденсатор, используют две фазы для работы и называются конденсаторными. Принцип работы этих двигателей основан на использовании вращающегося магнитного поля.
Асинхронный двигатель с заштрихованными полюсами представляет собой двухфазный двигатель, в котором вспомогательная обмотка замкнута накоротко.
Статор однофазного асинхронного двигателя с заштрихованными полюсами обычно имеет выступающие полюса. Каждый полюс статора разделен на две неравные секции осевой канавкой. Меньшая часть полюса имеет короткозамкнутый виток. Ротор однофазного двигателя с заштрихованными полюсами закорочен в виде короткозамкнутого сепаратора.
Когда однофазная обмотка статора включена в электрическую сеть, в магнитной цепи двигателя создается флуктуирующий магнитный поток.Одна часть которого проходит через затененный Ф ', а другая Ф' вдоль затененного участка полюса. Поток Ф 'вызывает короткое замыкание ЭДС E k , в результате чего ток I k отстает от E В фазе к из-за индуктивности катушки. Ток I к создает магнитный поток Ф к , направленный противоположно Ф ", создавая результирующий поток в затененном участке полюса Ф с = Ф" + Ф к . Таким образом, в двигателе потоки затененных и незатененных участков полюса смещаются во времени на определенный угол.
Пространственные и временные углы сдвига между потоками Ф с и Ф 'создают условия для появления вращающегося эллиптического магнитного поля в двигателе, начиная с Ф с ≠ Ф'.
Пусковые и рабочие свойства рассматриваемого двигателя низкие. КПД намного ниже, чем у асинхронных двигателей с пусковым конденсатором той же мощности, что связано со значительными электрическими потерями в короткозамкнутой катушке.
Статор такого однофазного двигателя выполнен с выступающими полюсами на несимметричном многослойном сердечнике.Ротор имеет короткозамкнутую обмотку.
Этот двигатель для работы не требует использования фазосдвигающих элементов. Недостатком этого мотора является низкий КПД.
Также прочитайте
.Трехфазный двигатель, работающий от однофазного источника питания
Трехфазный асинхронный двигатель переменного тока широко используется в промышленном и сельскохозяйственном производстве благодаря своей простой конструкции, низкой стоимости, простоте обслуживания и простоте в эксплуатации. В 3-фазном двигателе переменного тока используется 3-фазный источник питания (3 фазы 220 В, 380 В, 400 В, 415 В, 480 В и т. Д.), Но в некоторых реальных применениях у нас есть только однофазные источники питания (1 р. 110 В, 220 В, 230 В, 240 В и т. Д.). .), особенно в бытовой технике. В случае запуска трехфазных машин на однофазных источниках питания, есть 3 способа сделать это:
- Перемотка двигателя
- Купить GoHz VFD
- Купить преобразователь частоты / фазы
I: перемотка двигателя
Необходимо выполнить некоторые работы для преобразования работы трехфазного двигателя на 1-фазный источник питания.Здесь вы узнаете, как преобразовать трехфазный электродвигатель на 380 В в однофазный источник питания 220 В.
Принцип перемотки
Трехфазный асинхронный двигатель использует три взаимно разделенных угла сбалансированного тока 120 ° через обмотку статора для создания изменяющегося во времени вращающегося магнитного поля для привода двигателя. Прежде чем говорить об использовании трехфазного асинхронного двигателя, преобразованного для работы на однофазном источнике питания, мы должны объяснить проблему создания однофазного асинхронного двигателя с вращающимся магнитным полем, поскольку однофазный двигатель можно запустить только после создания вращающегося магнитного поля. ,Причина, по которой он не имеет начального пускового момента, заключается в том, что однофазная обмотка в магнитном поле не вращается, а пульсирует. Другими словами, это фиксировано с точки зрения статора. В этом случае пульсирующее магнитное поле статора взаимодействует с током в проводнике ротора, который не может генерировать крутящий момент, поскольку нет вращающегося магнитного поля, поэтому двигатель не может быть запущен. Однако положение двух обмоток внутри двигателя имеет различный угол наклона. Если он пытается произвести другой фазный ток, двухфазный ток имеет определенную разность фаз во времени, чтобы создать вращающееся магнитное поле.Таким образом, статор однофазного двигателя должен иметь не только рабочую обмотку, но и пусковую обмотку. В соответствии с этим принципом мы можем использовать трехфазную обмотку трехфазного асинхронного двигателя и сдвигать одну из катушек обмотки с помощью конденсатора или индуктивности, чтобы две фазы могли проходить через различный ток, чтобы создать вращающееся магнитное поле для управлять двигателем. Когда трехфазный асинхронный двигатель использует однофазный источник питания, мощность составляет только 2/3 от первоначальной.
Метод перемотки
Чтобы использовать 3-фазный двигатель на 1-фазном источнике питания, мы можем подключить любые 2-фазные обмотки последовательно, а затем подключить к другой фазе. В это время магнитный поток в двух обмотках имеет разность фаз, но рабочая обмотка и пусковые обмотки подключены к одному источнику питания, поэтому ток одинаков. Поэтому подключите конденсатор, катушку индуктивности или резистор к пусковой обмотке последовательно, чтобы ток имел разность фаз.Для увеличения пускового момента на соединении можно использовать автотрансформатор для увеличения напряжения однофазного источника питания с 220 В до 380 В, как показано на рисунке 1.
Общие малые двигатели имеют Y-соединение. Для трехфазного асинхронного двигателя Y-типа клемма обмотки конденсатора C подключается к клемме запуска автотрансформатора. Если вы хотите изменить направление вращения вала, подключите его, как показано на рисунке 2.
Если вы не хотите увеличивать напряжение, блок питания 220 В также может использовать это.Поскольку для питания 220 В используется оригинальная трехфазная обмотка напряжения 380 В, напряжение слишком низкое, поэтому крутящий момент слишком низкий.
Рис. 3 Момент подключения слишком низкий. Если вы хотите увеличить крутящий момент, вы можете подключить конденсатор фазовой синхронизации к двухфазной обмотке вместе в катушке и использовать ее в качестве пусковой обмотки. Одна катушка, напрямую подключенная к источнику питания 220 В, см. Рисунок 4.
На Рисунках 3 и 4, если вам нужно изменить направление вращения вала, вы можете просто изменить сквозное направление пусковой или рабочей обмотки. ,
Магнитный момент после того, как две обмотки соединены последовательно (одна из которых - обратная нить), состоит из двух углов магнитного момента 60 ° (Рисунок 5). Магнитный момент намного выше, чем у 120 ° магнитного момента (показан на рисунке 6), поэтому пусковой крутящий момент на рисунке 5 больше, чем на рисунке 6.
Значение резистора доступа R (рис. 7) на обмотке стартера должно быть замкнуто относительно сопротивления фазы обмотки статора и должно выдерживать пусковой ток, который равен 0.1-0,12 раза от пускового момента.
Выбор конденсатора фазового сдвига
Рабочий конденсатор c = 1950 × Ie / Ue × cosφ (микро-закон), т. Е. Cosφ - исходный номинальный ток двигателя, номинальное напряжение и мощность.
Общий рабочий конденсатор, используемый в однофазном источнике питания на трехфазном асинхронном двигателе (220 В): на каждые 100 Вт используется конденсатор с микропроцессором от 4 до 6. Начальный конденсатор может быть выбран в соответствии с начальной нагрузкой, обычно от 1 до 4 раз от рабочего конденсатора.Когда двигатель достигает 75% ~ 80% от номинальной скорости, пусковой конденсатор должен быть отключен, в противном случае двигатель сгорит.
Емкость конденсатора должна быть правильно выбрана, чтобы токи 11, 12 двухфазных обмоток были равны и равны номинальному току Ie, что означает 11 = 12 = Ie. Если требуется высокий пусковой момент, можно добавить пусковой конденсатор и подключить к рабочему конденсатору. Когда пуск нормальный, отсоедините пусковой конденсатор.
Есть много преимуществ в использовании трехфазного двигателя на однофазном источнике питания, перемотка легко.Однако общая мощность однофазного источника питания слишком мала, он должен выдерживать высокий пусковой ток, поэтому этот метод может применяться только к двигателю мощностью 1 кВт или меньше.
II: Купите преобразователь частоты GoHz VFD
, сокращенное от частотно-регулируемого привода, это устройство для управления двигателем, работающим с регулируемой скоростью. Однофазный 3-фазный ЧРП является наилучшим вариантом для 3-фазного двигателя, работающего от однофазного источника питания (1 час 220 В, 230 В, 240 В), он устраняет пусковой ток при запуске двигателя, заставляет двигатель работать с нулевой скорости до полной скорость плавная, плюс, цена абсолютно доступная.Частотные преобразователи GoHz доступны от 1/2 л.с. до 7,5 л.с., более мощные ЧРП могут быть настроены в соответствии с фактическими двигателями.
ГГц Подключение к однофазному трехфазному VFD-видео
Преимущества использования частотного преобразователя GoHz для трехфазного двигателя:
- Мягкий запуск может быть достигнут путем настройки параметров ЧРП, время запуска может быть установлено на несколько секунд или даже десятки.
- Функция бесступенчатого регулирования скорости, позволяющая двигателю работать в наилучшем состоянии.
- Переведите двигатель с индуктивной нагрузкой в емкостную нагрузку, которая может увеличить коэффициент мощности.
- VFD имеет функцию самодиагностики, функции защиты от перегрузки, перенапряжения, низкого давления, перегрева и более 10 функций защиты.
- Может быть легко запрограммирован через клавиатуру для достижения автоматического управления.
III: Купить преобразователь частоты / фазы
А ГГц-преобразователь частоты или фазовый преобразователь также можно использовать для таких ситуаций, он может преобразовывать однофазные (110 В, 120 В, 220 В, 230 В, 240 В) в трехфазные (0- Регулируемый 520 В) с чистым синусоидальным выходом, который лучше для характеристик двигателя, чем для ШИМ-сигнала VFD, они предназначены для лабораторных испытаний, самолетов, военных и других применений, которые требуют высококачественных источников питания, это чрезвычайно дорого.
Статья по теме: Воздействие двигателя 60 Гц (50 Гц), используемого на источнике питания 50 Гц (60 Гц)
,Как использовать VFD для однофазного двигателя?
Использование VFD для регулирования скорости двигателя имеет много преимуществ. Многие маломощные двигатели используют однофазный источник питания. Как использовать VFD для контроля скорости для однофазных двигателей? АТО предоставит следующие методы.
I. Текущая ситуация однофазного двигателя
Механическое оборудование с однофазным источником питания обычно использует двигатель переменного тока мощностью менее 1,5 кВт. Кроме того, большинство из них используют однофазный двигатель с пусковой емкостью, в то время как другие несколько единиц оборудования используют однофазный двигатель с емкостной емкостью.Когда используется однофазный двигатель с пусковой емкостью, при запуске центробежный выключатель замыкается, а затем пусковая емкость подключается. Когда скорость двигателя достигает около 75% от номинальной скорости, центробежный выключатель отключается. Начальный крутящий момент примерно в 2,4 раза больше номинального крутящего момента. Импульсный ток примерно в 7 раз превышает номинальный ток. При таком методе импульсный ток велик, механический удар велик, пусковой крутящий момент велик и скорость не может регулироваться.При использовании однофазного двигателя с емкостным управлением центробежный выключатель отсутствует. Рабочая емкость подключена в течение длительного периода. Этот двигатель имеет небольшой пусковой момент, который обычно составляет 3/5 от номинального крутящего момента. Поэтому он подходит только для нагрузок с мягкими характеристиками, таких как воздуходувка и водяной насос и так далее. Существуют также другие двигатели с однофазной рабочей емкостью, для которых увеличение рабочей емкости может увеличить пусковой крутящий момент. Тем не менее, пусковой ток примерно в 6 раз превышает номинальный ток, и он имеет механический удар.В однофазном двигателе с емкостным питанием используется метод регулирования напряжения для изменения коэффициента скольжения двигателя. Он также может реализовывать бесступенчатое регулирование скорости. Однако такой метод имеет плохой эффект. Скорость не может быть стабилизирована. Его характеристика крутящего момента тоже плохая. Использование ЧРП позволяет однофазному оборудованию обладать хорошими характеристиками бесступенчатого регулирования скорости.
II. Методы с использованием VFD для однофазного двигателя
- Пусть однофазный двигатель работает как двухфазный двигатель
Устраните пусковую или рабочую емкость однофазного двигателя и устраните центробежный переключатель, пусть однофазный двигатель работает как двухфазный двигатель.Основная обмотка и вторичная обмотка двигателя осуществляются с помощью регулятора скорости через ЧРП. В однофазном двигателе фаза вторичной обмотки продвигается на 90 ° по сравнению с основной обмоткой, в результате чего двигатель образует круглый вращающийся полет и имеет отличные характеристики двигателя. ЧРП инвертирует высокое напряжение постоянного тока через восемь силовых устройств. Четыре силовых устройства инвертированы в переменную частоту переменного тока для возбуждения главной обмотки. Остальные четыре силовых устройства инвертированы в фазоиндикатор 90 ° переменного тока для возбуждения вторичной обмотки.Общая частота контролируется цепью предусилителя синхронно (как показано ниже). Такой VFD имеет хорошие показатели. Это может заставить двухфазный двигатель вращаться под круглым полем точно. Пусковой и рабочий крутящий момент двигателя определяется постоянным напряжением главной и вторичной обмоток, и ЧРП может устанавливать эти напряжения. ЧРП позволяет двухфазному двигателю работать при мягком пуске или плавном отключении без удара, благодаря чему достигаются хорошие характеристики пускового момента.Недостатком является то, что стоимость VFD высока для использования восьми устройств питания.
- Использование однофазного VFD
Однофазный двигатель нельзя просто подключить к VFD. Поскольку центробежный выключатель не может осуществлять бесступенчатое регулирование скорости, его необходимо устранить. Пусковая и рабочая емкость не могут выдержать высокочастотную несущую ЧРП. При высокой частоте емкость легко нагревается или разрушается. Рабочая емкость в однофазном двигателе оборудована для того, чтобы вторичная обмотка была выдвинута на 90 ° от основной обмотки.Такая конфигурация проводится при частоте питания 50 Гц. Емкость емкости связана с частотой питания. Следовательно, рабочая емкость не может обеспечить требование исходного фазового сдвига на 90 ° из-за изменения частоты питания. Мы должны решить вышеупомянутые проблемы, чтобы применить однофазный VFD в однофазном двигателе с емкостной емкостью. Применение однофазного ЧРП должно уменьшить несущую частоту, устранить высокочастотную несущую или гармоническую волну, чтобы уменьшить опасность, связанную с рабочей емкостью.В однофазном двигателе с рабочей емкостью в рабочей емкости не должен использоваться электролитический конденсатор. Вместо этого следует принять высококачественную фиксированную емкость с высокой частотной выносливостью. Таким образом, может быть применен однофазный VFD (как показано ниже). Применение однофазного ЧРП имеет низкую стоимость. Однако, из-за наличия емкости, он не может достичь глубоких характеристик двухфазного двигателя в принципе. Тем не менее, он экономичен и практичен, сочетая его хорошее применение при нормальной легкой нагрузке, имеет практические ценности.
См. Следующую видеоинструкцию по подключению ATO VFD для однофазного двигателя
В гражданских случаях, однофазный источник питания должен быть принят. После использования ЧРП двигатель может осуществлять бесступенчатое регулирование скорости, что позволяет повысить производительность. Это выгодно не только для качества работы, но и для экономии энергии. Различные ЧРП с однофазным источником питания 220 В имеют более низкую стоимость, чем ЧРП с трехфазным напряжением 380 В, поэтому они относительно экономичны.
Теперь вы можете приобрести VFD ATO для однофазного двигателя, однофазный VFD мощностью 1 л.с., однофазный VFD мощностью 2 л.с., однофазный VFD мощностью 5 л.с. ...
